高碾壓混凝土拱壩施工工藝及模擬仿真研究

1、高碾壓混凝土拱壩施工工藝及模擬仿真研究                   1、前 言                11工程概況    沙牌水電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州汶川縣境內(nèi)，是岷江支流草坡河上游的龍頭電站。電站由碾壓混凝土拱壩

2、、泄洪洞、引水系統(tǒng)和地面廠房等組成。大壩壩高132m，比國外最高的南非伏爾維丹壩（高70m）、國內(nèi)建成的普定壩（高75m）均高，是目前世界上最高的碾壓混凝土拱壩。壩址處河谷呈“V”形，兩岸谷坡40°70°，河面寬4080m。大壩為全碾壓混凝土拱壩，混凝土量363萬m3，壩型為三心圓單曲拱壩，壩底高程17355m，壩頂高程18675m，底寬28m，頂寬95m。    12碾壓混凝土拱壩施工現(xiàn)狀    1986年我國建成了第一座碾壓混凝土坑口重力壩，1989年通過論證決定在普定采用碾壓混凝土拱壩，1993年該壩建成。該

3、壩的建成，在碾壓混凝土材料、入倉工藝、壩面作業(yè)等方面都取得了高水平的科研成果，為100m以下碾壓混凝土拱壩的設計、施工積累了經(jīng)驗。在總結(jié)成功建筑100m以下碾壓混凝土拱壩經(jīng)驗的基礎上，對壩高100m以上的薄拱壩采用碾壓混凝土筑壩進行了研究，以使我國在用碾壓混凝土建筑高拱壩的技術(shù)上繼續(xù)居于世界領(lǐng)先地位。    碾壓混凝土壩入倉及施工工藝，已從初期的自卸汽車、簡易纜機和溜槽方式發(fā)展到自卸汽車、真空溜管和高速皮帶機、塔帶機、斜坡道等入倉方式；在碾壓混凝土使用部位上，從基礎墊層混凝土、上下游面防滲層、建筑物周邊及與岸坡接觸段等部位采用常態(tài)混凝土到現(xiàn)在整個大壩全部采用碾壓混

4、凝土。在筑壩技術(shù)有了長足進步的同時，應用計算機模擬技術(shù)對整個施工過程進行仿真，預測任意時刻大壩的施工面貌和工期情況，亦是大壩施工組織設計和施工管理發(fā)展的方向，代表了計算機時代碾壓混凝土壩設計和施工管理的趨勢。本研究從碾壓混凝土入倉工藝、改性混凝土使用范圍、冬季施工及計算機仿真大壩施工等方面，提出了碾壓混凝土拱壩施工模擬程序及現(xiàn)場大壩混凝土施工工藝。    13研究內(nèi)容    結(jié)合已開工建設、壩高132m的碾壓混凝土拱壩的快速施工研究，對100m級以上高碾壓混凝土拱壩的施工工藝、入倉方式、冬季施工措施、施工過程仿真管理系統(tǒng)，解決以下4個

5、主要問題：    （1）研究碾壓混凝土拱壩的入倉工藝，著重解決100m以上高差、采用真空溜管輸送碾壓混凝土的入倉工藝；    （2）研究改性混凝土的使用范圍和施工工藝；    （3）大壩冬季施工方案及措施；    （4）高碾壓混凝土拱壩施工全過程仿真模擬。     2、入倉方式及施工研究    21100m級真空溜管設計和試驗研究    211概 述   

6、真空溜管輸送混凝土入倉工藝，以投資少、運行簡便、輸送效率高等特點，在諸多混凝土垂直入倉方式中獨樹一幟，得到了越來越廣泛的應用。100m級真空溜管的研究，是在“八五”科技攻關(guān)的基礎上，為擴大真空溜管的使用范圍，完善“八五”攻關(guān)的成果而進行的一次積極的嘗試。    真空溜管技術(shù)輸送碾壓混凝土，在普定水電站工程50m左右高差情況下，已有較成功的經(jīng)驗。但輸送碾壓混凝土高差達100m級時，尚存在如下問題：    （1）輸送高差大，如何保證碾壓混凝土質(zhì)量及保證達到不飛濺、不堵塞、不分離；    （2）碾壓混凝土輸送出

7、口速度的控制；    （3）對工藝、材料、設備性能等方面都有新的要求。    100m級真空溜管的設計研究，主要解決碾壓混凝土壩入倉高差在100m情況下的技術(shù)問題。在保證入倉強度和質(zhì)量的前提下，入倉設施應簡單實用，方便施工，具有明顯的經(jīng)濟效益。主要技術(shù)經(jīng)濟指標如下：    （1）真空溜管輸送混凝土高差達到100 m級；    （2）輸送強度不低于180m3h；    （3）管徑控制在0408m，管節(jié)長45m；   

8、（4）溜管長度控制在90120m；    （5）輸送二級配或三級配碾壓混凝土，最大骨料粒徑控制在80mm。    此外，為使真空溜管使用高差達100m級并使輸送強度達200m3h左右，還對真空溜管的制造工藝作了研究，并進行了生產(chǎn)性試驗。    212真空溜管設計    100m級真空溜管系統(tǒng)的主要設計參數(shù)見表1。            213真空溜管制造工藝及生產(chǎn)性試

9、驗    真空溜管制造及生產(chǎn)性試驗原定在四川沙牌水電站進行，后因種種原因，實際研究和生產(chǎn)性試驗的現(xiàn)場為云南大朝山水電站C3標工地。    大朝山水電站利用真空溜管入倉澆筑的混凝土大部分為碾壓混凝土，共布置4條溜管。在右岸布置1號和2號溜管，受料斗高程均為85645m；1號溜管受料斗出口中心在壩下003800 m，2號溜管在壩下003000 m；1號溜管的出料口高程為8072m，2號溜管為81300m。兩溜管最大垂直輸送高差58m。    在左岸布置3號和4號溜管，受料斗高程均為90600m；3號溜管的出料口高程為81700m，4號溜管出料口高程為82